Raport: Obraz polskiego rynku przemysłowego wykorzystania technologii bezprzewodowej

11 August 2008

Przedstawiamy wyniki badania, które w lipcu tego roku przeprowadziła redakcja Control Engineering Polska wśród użytkowników i dostawców rozwiązań technologii bezprzewodowych. Analiza dostarcza cennychinformacji m.in. na temat oczekiwań i obaw użytkowników, a także zalet i zagrożeń aplikacji wireless.

Wykres 1. Zestawienie respondentów wskazuje na to, że są to osoby kompetentne, zawodowo związane z rekomendacją, specyfikacją lub zakupem urządzeń bezprzewodowych w sektorze przemysłowym

Różnica między telefonem komórkowym teraz a 10 lat temu jest już intuicyjnie zauważalna. Choć jeszcze dekadę temu brakowało odpowiedniej infrastruktury, telefony były, ale: ciężkie, drogie i wielkie, a przekonanie społeczne co do ich masowego wykorzystania raczej sceptyczne. Dziś małe dzieci mogą zapytać swoich rodziców: czy pamiętają czasy, kiedy nie było komórek?

Istnieją nisze, gdzie telefony komórkowe nie mogą być stosowane, np. samoloty czy ocean, ale czy niedogodności te są tak znaczące? Podobnie jest ze środowiskiem przemysłowym ? technologie bezprzewodowe są obarczone ograniczeniami, ale czym one są wobec zalet?

Osobom, które nadal sceptycznie patrzą w przyszłość technologii bezprzewodowych w przemyśle, proponujemy, by spojrzały w przeszłość i uczciwie odpowiedziały na pytania: ile w tej dziedzinie zmieniło się w przeciągu ostatnich 5 lat? I jak to rokuje na przyszłość?

W maju 2001 roku w raporcie ARC można było przeczytać ?Przewiduje się, że w następnych pięciu latach technologia bezprzewodowa będzie miała ogromny wpływ na wytwarzanie przemysłowe?. Czy podsumowując ostatnie 5 lat można stwierdzić, że przewidywania te sprawdziły się?

Jeszcze pięć lat temu nie było rozwiązań przemysłowych bazujących na GSM. Od tej pory pojawiły się one na rynku i są wykorzystywane w wielu aplikacjach. Obserwujemy wejście na rynek technologii RFID, M2M i radiowych sieci czujników. Wraz z procesem integracji sieci informatycznej z sieciami przemysłowymi do fabryk wkracza Wi-Fi. Postęp to także ewoluujące sposoby kodowania danych przesyłanych bezprzewodowo, od protokołu WEP do WPA2.

Czy w obliczu tych wszystkich zmian można powiedzieć, że ?proces reformacji? już zakończył się, a rynek przemysłowych urządzeń bezprzewodowych nasycił?

? Polska jest krajem, który wreszcie dojrzewa do komunikacji bezprzewodowej ? odpowiada Krzysztof Kora z Elhurt sp. z o.o. ? Do tej pory inwestowały w ten sektor z reguły firmy duże lub z kapitałem z rynków zagranicznych, a wynikało to prawdopodobnie z faktu, iż samo wdrożenie jest kosztowne, choć w perspektywie czasu zawsze opłacalne. Teraz to się zmienia. Myślę, że zbliżają się czasy, w których klienci będą w stanie zapłacić trochę więcej w zamian za ?uwolnienie? kupowanego produktu od kabli.

Technologia warta zbadania

Redakcja Control Engineering Polska uznała, że już na tym etapie jest to technologia, której warto się przyjrzeć, choć jeszcze ciekawsza może okazać się konfrontacja obecnie prezentowanych wyników z tymi, które ukażą się za 5 lat. Dlatego też w lipcu 2007 przeprowadziliśmy badanie zarówno wśród użytkowników, jak i dostawców urządzeń związanych z komunikacją bezprzewodową.

Na ankietę skierowaną do użytkowników odpowiedziało 81 respondentów zawodowo związanych z doborem lub rekomendacją urządzeń bezprzewodowych, 60% z nich to pracownicy przedsiębiorstw, 23% to przedstawiciele firm wdrożeniowych, a wśród pozostałych przeważają pracownicy działów rozwoju i kadra naukowa. Podział ten ilustruje wykres 1.

Pośrednim sposobem oceny wielkości przedsiębiorstw, jakie reprezentują nasi respondenci, jest liczba zatrudnionych pracowników. Okazuje się, że przeważają przedsiębiorstwa duże, w których liczba pracowników przekracza 400 osób (36%). Szczegółowy rozkład ilustruje wykres 2.

Wykres 2. Spośród 80 respondentów, którzy odpowiedzieli na pytanie, 36% reprezentuje przedsiębiorstwa, w których liczba zatrudnionych przekracza 400 osób

Punkt odniesienia

Najłatwiej mówić o cechach nowej technologii, mając jakiś punkt odniesienia. Jesteśmy w tej komfortowej sytuacji, że istnieje powszechnie znane przewodowe medium transmisyjne. Porównań wystrzec się nie można. W niektórych aplikacjach nadal trzeba uznać prym tradycyjnych rozwiązań, co do innych można mieć wątpliwości. ? Brak na dzień dzisiejszy specyfikacji SAFETY w rozwiązaniach bezprzewodowych ogranicza możliwość stosowania technologii radiowej w systemach bezpieczeństwa ? podaje przykład Tomasz Klucznik, inżynier w Phoenix Contact sp. z o.o.

Rozwiązania typu wireless nie mają definitywnie wyprzeć z rynku kabli, ale w niektórych sytuacjach stanowić dla nich alternatywę i wypełnić tę lukę, gdzie wcześniej w ogóle nie było możliwości zestawienia połączenia. Trzeba zaznaczyć, że wireless nie konkuruje jedynie z tradycyjnymi kablami miedzianymi, ale także BUS-owymi, światłowodowymi i hybrydowymi. Dopracowane przez lata technologie nie tak łatwo pozwolą się wyprzeć z rynku. Najczęstszą przyczyną, wskazaną przez naszych respondentów, przejścia z technologii kablowych na bezprzewodowe, to dotarcie do obszarów, gdzie instalowanie kabli jest niemożliwe. Tę przyczynę wskazało 68% respondentów. Ponadto pojawiły się odpowiedzi, które wskazały na takie oto powody:

1) szybki monitoring wielu, nawet bezobsługowych rozproszonych obiektów ? 60%;

2) integracja wielu, nawet odległych obiektów w jednej sieci ? 58%;

3) wygoda ? możliwość programowania, odczytu danych i kodów błędu bez otwierania obudowy czujnika ? 47%;

4) brak potrzeby konserwacji sieci i obawy przed takimi zagrożeniami, jak: korozja, szczury i niedbalstwo ? 30%;

5) większa niezawodność w przypadku komunikacji z ruchomymi częściami maszyn lub systemów, gdzie połączenia kablowe i styki wtykowe narażone są na największe zużycie mechaniczne ? 30%;

6) możliwość sterowania maszynami niezależnie od pozycji operatora ? 26%;

7) większe bezpieczeństwo operatora procesu, gdyż nie musi on docierać od stref niebezpiecznych ? 23%.

Rynek wyłoni dominujący standard

? Wrzucanie do jednego worka takich technologii, jak BlueTooth i transmisji opartej na radiomodemach wydaje się niezasadne z punktu widzenia funkcji, jaką odgrywają te technologie w systemach komunikacji. Z pewnością rynek wireless należy podzielić na rozwiązania krótkiego zasięgu (kilkadziesiąt, kilkaset metrów) i dużego lub nieograniczonego (kilkadziesiąt, kilkaset km, bez ograniczeń odległości) ? twierdzi Zbigniew Betkier, wiceprezes ds. rozwoju rynku, INVENTIA sp. z o.o. ? W każdej z kategorii dominują inne technologie i stawiane są inne wymagania.

To, co jest nieporównywalne z punktu widzenia wykorzystania, można zestawić w funkcji popularności, co przedstawia wykres 3. Informuje on nie tylko o preferencjach użytkowników, co do standardu, ale także o popularności aplikacji, w jakim znajduje on zastosowanie.

Wykres 3. Deklaracje respondentów wskazują na to, że w 2010 dominującą rolę w sektorze przemysłowym będzie odgrywać Wi-Fi. Eksperci wskazując także na duży potencjał ZigBee i EDGE

Na czele w 2007 roku plasuje się Wi-fi(IEEE 802.11). Najczęściej wskazywanymi przyczynami jego popularności są: otwartość i światowość technologii, powszechność wśród producentów, prostota tworzenia sieci (nielicencjonowane pasmo, łatwa rozbudowa i konfiguracja, uniwersalne protokoły), relatywnie duża prędkość transmisji sięgająca do 54 MB/s oraz stosunkowo niski koszt. ? Najpopularniejszy z rodziny Wi-fi jest 801.11g ? uważa Tomasz Szymański, Key Account Manager na obszar Polski i Białorusi w firmie DATALOGIC Mobile. ? Rozwija się niezwykle dynamicznie i wkracza w nowe dziedziny zastosowań oraz ? co istotne ? staje się technologią plug & play.

? Z punktu widzenia bezpieczeństwa transmisji danych ? rozumianej jako połączenie takich cech, jak: poufność, integralność danych i zapewnienia uwierzytelnienia partnerów transmisji oraz niezawodności sieci WLAN 802.11 są rozwiązaniem słabym ? uzupełnia Rafał Cichocki, inżynier IT Security, KOMA NORD sp. z o.o. ? Zaimplementowane technologie zabezpieczające są zazwyczaj niewystarczające i wymagają zastosowania rozwiązań dodatkowych, takich jak np. wirtualne sieci prywatne. Bezpieczeństwo podnosi wsparcie standardu IEEE 802.1x, zapewniające mechanizmy uwierzytelnienia partnerów transmisji. Należy również pamiętać o tym, że infrastruktura dla standardu 802.1x musi zostać stworzona niezależnie: uruchomienie serwerów RADIUS i późniejsze zarządzanie, co w sposób oczywisty podnosi koszty inwestycji.

Dwie kolejne pod względem częstości zastosowań w ankietowanych przedsiębiorstwach technologie BlueTooth oraz GPRS oferują poziom bezpieczeństwa uznawany za dobry i najczęściej nie wymagają zastosowania dodatkowych środków. W przypadku radiomodemów pracują one wyłącznie jako medium transmisyjne najniższej warstwy, a poziom bezpieczeństwa zależy od rodzaju transmisji w warstwach wyższych.

? Nie jest zaskoczeniem wysoki procent odpowiedzi wskazujących na technologię Wi-fi? ocenia wyniki Łukasz Pribbenow z Business Unit Director w firmie VECTOR. Natomiast ciekawym wydaje się być dość równy wynik kolejnych pięciu technologii, w szczególności w zakresie etykiet RFID. Prognoza popularności do roku 2010 równająca popularność RFID z obecnie bardzo popularną technologią EDGE czy GPRS, sygnalizuje dynamiczny rozwój tej pierwszej w najbliższym czasie.

Znaczenia architektury mesh

?Czarnym koniem? może okazać się Zig- Bee ? ze względu na dużą niezawodność, dynamiczny routing, łatwość w obsłudze, kompatybilność, niewielki pobór mocy oraz niskie koszty urządzeń; np. w porównaniu do WLAN, a także duży zasięg i przepustowość.

? Niewielka prędkość transmisji sprawia, że nie są to rozwiązania predysponowane do monitorowania wielkości szybkozmiennych, gdzie sprawdza się np. Wi-Fi, natomiast wysoka energooszczędność kwalifikuje je do aplikacji, w których nie ma możliwości zastosowania stałych źródeł zasilania, a monitorowane procesy są wolnozmienne lub mają charakter zdarzeniowy ? twierdzi Rafał Cichocki, inżynier IT Security, KOMA NORD sp. z o.o.

Niewykluczone, że spośród innych sieci pracujących w architekturze MESH, której to ZigBee zawdzięcza niezawodność, wyłoni się nowy faworyt, np. mało dotąd znana na rynku lokalnym sieć WiBree.

? Początkowo MESH wykorzystywana była głównie jako sposób dostępu do Internetu drogą radiową (typu Hot-spot) i do mobilnej transmisji danych w sieciach prywatnych, ale teraz staje się coraz bardziej powszechna, znajdując zastosowanie w sieciach, gdzie nacisk jest położony na elastyczność ? twierdzi Tomasz Klucznik, inżynier w Phoenix Contact sp. z o.o.

Wybierane architektury sieci bezprzewodowej w przedsiębiorstwach respondentów ilustruje wykres 4.

Wykres 4. 24% respondentów (18 z 76, którzy odpowiedzieli na to pytanie) wskazało na komunikacją wielopunktową z wielu punktów do wielu. Cztery osoby spośród tych osiemnastu deklarują, że sieć ta ma topologię typu mesh, a liczba punktów przekracza 100

WiMax

Stawkę zamyka WiMax. Czy rzeczywiście pozostanie w cieniu? ? Standard ten będzie alternatywą dla sieci DSL na obszarach ze słabą siecią telekomunikacyjną ? uważa Jacek Korczak, kierownik działu technicznego w firmie SABUR sp. z o.o. ? WiMax zapewnia realizowanie usług, które do tej pory były dostarczane przez różne, często niekompatybilne technologie, takie jak usługi dostępowe czy VoIP dla użytkowników stacjonarnych i mobilnych.

? Bardzo istotny z punktu widzenia ilości aplikacji dział opomiarowania budynków będzie rozwijał się opierając się na tym standardzie ? prognozuje Zbigniew Betkier, wiceprezes ds. rozwoju rynku, INVENTIA sp. z o.o.

Ciekawą refleksją podzielił się z nami Dariusz Bekiesza, kierownik działu sprzedaży w A&D SC Wireless Modules Siemens. Uważa on, że EDGE i WiMax wkrótce doczekają się rozwiązania konwergentnego, tj. umożliwiającego wzajemny ?handover?, co należy rozumieć jako przełączanie się w zależności od warunków transmisji.

Co stanowi o popularności?

Po podjęciu decyzji o odejściu od kabli na rzecz rozwiązań bezprzewodowych trzeba wybrać odpowiedni standard. Wcześniej uszeregowaliśmy te rozwiązania wg popularności (wykres 3.), ale zestawienie to nie jest przydatne w przypadku nietypowych aplikacji. Na jakie parametry wtedy zwracać uwagę? Znaczenie poszczególnych czynników określi specyfikacja i wymagania konkretnego projektu, ale pomocnym może też okazać się zestawienie powstałe na podstawie oceny naszych respondentów (wykres 5.).

Wykres 5. Rozbieżności w ocenie poszczególnych czynników obserwujemy jedynie przy cenie i zabezpieczeniu przed manipulowaniem i podsłuchem. Na pytanie odpowiedziało 29 dostawców urządzeń bezprzewodowych dla przemysłu i 78 użytkowników

Niezawodność za bardzo ważną uznało 60% respondentów. Kolejnymi czynnikami branymi pod uwagę przy ocenie standardu, są: odporność na zakłócenia przez inne systemy transmisji bezprzewodowej ? 58%, dobre zabezpieczenie przed manipulowaniem i podsłuchem ? 41%, zasięg ? 40%, duża elastyczność w przypadku zmian architektury instalacji ? 31%. Mniej istotne są takie cechy, jak: przepustowość, którą za bardzo ważną uznało zaledwie 21% respondentów czy krótki czas transmisji. Szczegółowe zestawienie ilustruje wykres 5., pozwalający także ocenić zgodność ocen dostawców i użytkowników.

Co idzie w eter?

Technika łączy bezprzewodowych zagościła już na stałe w świadomości pracowników przemysłu. Ponoć zafascynowanie nowymi możliwościami gaśnie w momencie próby wdrożenia, a podział między sceptykami a zwolennikami technologii bezprzewodowej rysuje się dokładnie na linii praktyków i teoretyków. Jest to technologia nowa dla tego środowiska, niesprawdzona jeszcze w wielu aplikacjach, ale jej zalety sprawiają, że staje się bardzo kusząca. Zaczynając od sieci monitorującej, od danych o małym stopniu istotności, zakrada się w sfery wymagającego przemysłu i przekonuje automatyków (wykres 6.). Czy uda jej się dotrzeć do warstwy sterowania procesów o krytycznym czasie reakcji?

Wykres 6. Dominującym wykorzystaniem sieci bezprzewodowych jest przesyłanie danych monitorujących i statystycznych, czyli danych o najmniejszym znaczeniu dla bezpieczeństwa procesów przemysłowych, ale aż 10% respondentów deklaruje przesyłanie drogą bezprzewodową danych, dla których czas reakcji jest zawsze krytyczny

Nadal wydaje się to być mało prawdopodobne, ale ?nigdy nie mów nigdy?. W sterowaniu, gdzie przesyłane są zwykle sygnały szybkozmienne na niewielkie odległości, należy brać pod uwagę takie standardy, jak: Bluetooth, Zigbee i WiMax ? radzi Tomasz Klucznik, inżynier w Phoenix Contact sp. z o.o. ? Przy czym BlueTooth, dla którego czas odświeżania niektórych urządzeń jest mniejszy niż 10 ms, jest liderem spośród tej trójki.

? WLAN standardu IEEE 802.11 nie sprawdzi się w aplikacjach o krytycznym czasie reakcji, ponieważ ogranicza go czas potrzebny na przyłączenie do sieci stacji bezprzewodowej, potrzebny na trójstopniowy proces skojarzenia i uwierzytelnienia ? ocenia Rafał Cichocki, inżynier IT Security w KOMA NORD sp. z o.o. ? Czas ten wynosi zazwyczaj więcej niż 1 sekunda, licząc od momentu uzyskania przez urządzenie stanu gotowości do transmisji.

? Stosunkowo najtrudniej jest zapewnić odpowiednie warunki w przypadku sieci GSM, gdyż w tym wypadku jesteśmy w dużym stopniu uzależnieni od operatora ? dodaje Dariusz Bekiesza, kierownik działu sprzedaży w A&D SC Wireless Modules Siemens. ? W krytycznych aplikacjach, aby uniezależnić się od awarii sieci, stosuje się często 2 lub więcej kart SIM różnych operatorów.

? Już dzisiaj wykorzystuje się sieci bezprzewodowe w rozwiązaniach i aplikacjach o krytycznym czasie reakcji, przy czym czas ten musi być rzędu kilku minut ? uzupełnia Łukasz Pribbenow, Business Unit Director w firmie VECTOR. ? Skuteczność transmisji jest bardzo wysoka, a w szczególności ta, która opiera się na transmisji w sieci GSM.

Niezawodność wireless ? bezpieczna transmisja

Wkraczanie w świat przemysłu wiąże się nieuchronnie z niezawodnością i bezpieczeństwem. Naszych respondentów zapytaliśmy o częstotliwość występowania nieprawidłowości pracy sieci bezprzewodowych. Okazuje się, że prawie 40% spotyka się z awaryjnością pracy sieci raz na tydzień lub częściej (wykres 7.).

Wykres 7. Doświadczenia respondentów wskazują na to, że niezawodność sieci bezprzewodowej jest nadal ?poza jej zasięgiem?

? Spektrum problemów, jakie wskazali respondenci, ilustruje wykres 8. Dane te pokazują faktyczny obraz zagrożeń, z jakimi mogą spotkać się użytkownicy sieci bezprzewodowych ? ocenia Łukasz Pribbenow z Business Unit Director w firmie VECTOR. ? Dodałbym jeszcze nieustanny wzrost poziomu zakłóceń związany z coraz większą liczbą urządzeń wykorzystujących sieci bezprzewodowe. Ciekawym wydaje się fakt braku jakiegoś zdecydowanego faworyta na liście zagrożeń, co można interpretować jako potwierdzenie dobrego wyniku badania poziomu zaufania dla sieci bezprzewodowych.

Wykres 8. Wśród innych pojawiły się: problemy z operatorem GSM, lokalizacja w zasięgu dwóch jednakowo silnych stacji bazowych GSM i zmienne opóźnienia transmisji

Jako podstawowy problem została wskazana zależność pracy urządzeń od pogody. Jak można temu zaradzić? ? Przeprowadzić przed instalacją szereg testów w różnych warunkach atmosferycznych ? radzi Tomasz Kochanowski, menedżer produktów SATEL z ASTOR-a sp. z o.o.

Czy wireless kiedykolwiek pokona przeszkody fizyczne? ? Podstawową barierą ?fizyczną? technologii radiowej jest zasięg ? wskazuje Tomasz Klucznik, inżynier w Phoenix Contact sp. z o.o. ? Większość oferowanych urządzeń charakteryzuje zasięg od kilkunastu do kilkuset metrów. Oczywiście dostępne są urządzenia na większe odległości, ale ich strefa zastosowań jest, jak na razie, niewielka oraz koszty są nieporównywalnie większe. Można by powiedzieć, że cena urządzenia wzrasta wraz z zasięgiem transmisji.

Niemniej uciążliwe okazują się opóźnienia transmisji i utraty danych w wyniku zmiennego zagospodarowania przestrzeni pracy sieci, czyli np. pojawienie się przeszkody na torze transmisyjnym.

? Główną przyczyną problemów związanych z ruchomymi przeszkodami w torze widoczności anten jest zjawisko występowania strefy Fresnela ? uzasadnia Rafał Cichocki. ? Otóż prawie cała energia sygnału radiowego przenoszona jest w obszarze o kształcie spłaszczonego dysku o promieniu zależnym od odległości między antenami oraz od częstotliwości sygnału radiowego. Jeśli przeszkoda pojawi się w obszarze pierwszej strefy Fresnela, komunikacja radiowa nie będzie możliwa (nawet jeśli widoczność pomiędzy antenami została zachowana). W przypadku sieci bezprzewodowych WLAN 802.11 najlepszą metodą zapobiegania opisanym powyżej zjawiskom jest wykorzystanie sieci wielokomórkowej, której architektura zakłada, że krytyczne urządzenia w sieci są objęte zasięgiem działania przynajmniej dwóch punktów dostępowych, co gwarantuje automatyczne przełączanie (routing) w przypadku zakłóceń. Prawidłowe funkcjonowanie sieci wielokomórkowej wymaga pracy na innym kanale wszystkich punktów dostępowych, których sygnały nachodzą na siebie.

W obliczu tych zagrożeń pojawia się konieczność dyskusji i podjęcia pewnych kompromisowych decyzji. Producenci starają się sprostać wymaganiom klientów, na co przykładem może być nowatorskie rozwiązanie antenowe ?RCoax Cable? firmy Siemens, przystosowane do pracy w pobliżu urządzeń zakłócających.

Niezawodność wireless ? bezpieczeństwo danych

Obawy respondentów wzbudza nie tylko zawodność transmisji, ale także zagrożenia dostępu do danych osób trzecich. W tym zakresie sieci stają się coraz bezpieczniejsze dzięki ulepszonym metodom szyfrowania (WPA, WPA2 czy AES). Mimo to na pytanie ?czy obawiasz się nieuprawnionego dostępu do łączy sieci bezprzewodowych??, aż 66% respondentów odpowiedziało twierdząco. W tym 19% używa sieci bezprzewodowej jedynie wtedy, gdy jest to jedyna możliwość dla sterowania i monitorowania, 29% deklaruje, że przesyłane dane są dodatkowo szyfrowane, a 18% że dane te mają mały stopień istotności.

? Niestety, nawet przy zastosowaniu najbardziej wyrafinowanych metod zabezpieczających systemy bezprzewodowe, do których dostęp nie jest chroniony fizycznie, są narażone na atak ? uważa Rafał Cichocki, inżynier IT Security w KOMA NORD sp. z o.o. ? Dodatkowym zagrożeniem jest możliwość sparaliżowania transmisji poprzez nadanie odpowiednio silnego sygnału zakłócającego.

Wyników tych nie można analizować w odizolowaniu od wiedzy respondentów na temat dostępnych metod szyfrowania / zabezpieczania danych. Okazuje się, że zna je jedynie około połowa respondentów, co szczegółowo ilustruje wykres 9.

Wykres 9. Jedynie protokół WPA jest znany dla ponad połowy respondentów, co świadczy o tym, że obawy co do bezpieczeństwa przesyłanych bezprzewodowo danych mogą wynikać także z niewiedzy

? Współczesne produkty są wspierane mechanizmami zabezpieczającymi w każdym możliwym aspekcie ich działania, począwszy od uwierzytelniania samych urządzeń, wsparcia standardu 802.1x, po środki poufności transmisji, wykorzystujące szereg dostępnych technik kryptograficznych ? twierdzi cytowany wcześniej Rafał Cichocki. ? Pomijając technologie stricte związane z wireless, dodatkowym czynnikiem wzmagającym poziom bezpieczeństwa sieci bezprzewodowej może być wirtualna sieć prywatna (VPN).

? Szeroka gama rozwiązań do szyfrowania, blokady dostępu, monitorowania innych transmisji itd. pozwalają na takie zabezpieczenie transmisji, aby informatycy mogli spać spokojnie ? uspakaja Tomasz Klucznik, inżynierz Phoenix Contact sp. z o.o.

Czy urządzenie z kablem zasilającym można nazwać bezprzewodowym?

Piętą Achillesa wszystkich urządzeń mobilnych jest zasilanie. Wyniki badań świadczą o dużym zapotrzebowaniu i chłonności rynku na produkty z zasilaniem bezprzewodowym. 41% respondentów deklaruje, że w ich przedsiębiorstwie istnieją punkty dostępowe, które mogą być zasilane jedynie bateryjnie. Dotąd żywotność baterii stanowiła o ograniczeniach zastosowań urządzeń bezprzewodowych ? szczególnie tych, których wykorzystanie wymaga dużych mocy lub długiego czasu eksploatacji bez ładowania. Przełomowym dla wszystkich urządzeń bezprzewodowych może okazać się ogłoszone w tym roku odkrycie naukowców z MIT (Massachusetts Institute of Technology) ?WiTricity? (wireless electricity). Wykorzystaniu pola elektromagnetycznego do zasilania urządzeń otwiera tak duży wachlarz nowych możliwości, że aż trudno sobie wyobrazić obraz przemysłu w perspektywie 10 lat.

? Badania naukowców, którym udało się ?zaświecić? 60-watową żarówkę ?z odległości? 2 metrów, już niedługo zostaną zaadoptowane do urządzeń wykorzystywanych w naszych zakładach przemysłowych ? dzieli się z nami Tomasz Klucznik, inżynier w Phoenix Contact sp. z o.o.

? To bardzo odległa przyszłość ? inną perspektywę czasową przedstawia Dariusz Bekiesza, kierownik działu sprzedaży w A&D SC Wireless Modules Siemens. ? Bezprzewodowe przesyłanie energii jest niezmiernie interesującym rozwiązaniem, ale na tym etapie jest jeszcze za wcześnie, żeby ocenić praktyczną przydatność tego projektu. Nawet jeśli uda się rozwiązać wszystkie problemy techniczne, mogą pojawić się bariery finansowe. Pomysł nie jest zupełnie nowy, na rynku są już dostępne pasywne znaczniki RFID.

Zbyt mało prawdziwych aplikacjiw wykorzystaniu przemysłowym

Podstawowe oskarżenia wobec technologii bezprzewodowych dotyczą braku ich przetestowania. ? Rynek wschodzący ? trudno ocenić, jak rozwinie się technologia, zbyt mało prawdziwych aplikacji w wykorzystaniu przemysłowym ? twierdzi Piotr Nowakowski reprezentujący firmę Eltron.

Czy są to zarzuty prawdziwe? I tak, i nie. Czy środowisko przemysłowe jest odpowiednim miejscem na przeprowadzanie eksperymentów? Na ten rynek muszą trafiać rozwiązania dopracowane i sprawdzone w mniej wymagających warunkach ? tak jest i w przypadku wireless. Obecnie technologie bezprzewodowe, przetestowane na milionach użytkowników sieci komórkowych, teleinformatycznych i biurowych dojrzały do tego stopnia, aby zbliżyć się do przemysłu. Jesteśmy świadkami tego procesu. Może dlatego na pytanie, czy masz zaufanie do sieci bezprzewodowej, aż 81% respondentów odpowiada twierdząco. Wysoki poziom zaufania do technologii bezprzewodowej jest podyktowany jej wszechobecnością, choć trudno nie zgodzić się z tezą, że prawdziwych aplikacji przemysłowych jest wciąż niewiele.

Wyniki badań Control Engineering Polska wskazują, że nadal większość aplikacji wireless to telemetria (31%) w takich sektorach, jak (wykres 10.): aplikacje wodno-kanalizacyjne (23%), monitoring sieci energetycznych (25%), gazownictwo (8%).

Wykres 10. Technologia bezprzewodowa wkroczyła do przemysłu, zaczynając od telemetrii i w tym obszarze ma najsilniejszą pozycję. W tym pytaniu respondenci mieli możliwość wielokrotnego wyboru. Wśród innych pojawiły się takie odpowiedzi, jak: klimatyzacja i chłodnictwo, monitoring czasu pracy maszyny oraz linia montażowa

Technologia bezprzewodowa wkroczyła do przemysłu zaczynając od telemetrii i w tym obszarze ma najsilniejszą pozycję. Wysoki poziom zaufania, który deklaruje 81% respondentów, wydaje się być sprzeczny z wynikami badania dotyczącego niepożądanego dostępu do danych przesyłanych bezprzewodowo, którego obawia się 65% respondentów. ? Może to oznaczać, że świat oszustw i nadużyć cybernetycznych jest jeszcze odległy automatykom ? spekuluje Rafał Cichocki, inżynier IT Security w KOMA NORD sp. z o.o.

Czy EDGE jest standardem konkurencyjnym w stosunku do GPRS?

? EDGE nie daje przewagi w aplikacjach telemetrycznych ze względu na bardzo krótkie ramki (szybkość transmisji nie jest tu tak istotna), które są transmitowane przez typowe urządzenia telemetryczne ? uważa Zbigniew Betkier, reprezentujący firmę INVENTIA sp. z o.o. ? Istotnym czynnikiem wpływającym w najbliższych pięciu latach na przemysłowe wykorzystanie GPRS może paradoksalnie być stała rozbudowa sieci 3G (UMTS), na którą najprawdopodobniej przeniosą się oferenci wielu zaawansowanych usług. Konsekwencją tego będzie uwolnienie pasma w sieciach starszej generacji (GPRS, EDGE) dla zastosowań przesyłu różnorodnych danych telemetrycznych niewymagających transmisji szerokopasmowej. Jednocześnie UMTS umożliwi transmisję obrazu dla potrzeb systemów ochrony, monitoringu i zdalnej diagnostyki, rozszerzając jeszcze bardziej zakres przemysłowych zastosowań technologii GSM.

Technologia GPRS staje się niewystarczająca dla niektórych aplikacji ? inne światło na zagadnienie daje Robert Gal, Product Manager w Euro Elektronika sp. z o.o.: ? Praktycznie pozwala ona osiągnąć prędkość transmisji do 80 kb/s. Przyszłość to EDGE, UMTS oraz CDMA. Technologia EDGE oferuje nam prędkość 230 kb/s i nie wymaga, w odróżnieniu od UMTS, gruntownej przebudowy infrastruktury operatorów i całkiem nowych terminali M2M. Podstawową wadą EDGE jest duże opóźnienie przesyłanych danych (do 1 000 ms). W technologii UMTS opóźnienie to nie powinno przekroczyć 200 ms. Z kolei technologia CDMA umożliwia równoczesną komunikację kilku modułów na tej samej częstotliwości bez wzajemnych zakłóceń, co pozwoli na zwiększenie pojemności jednoczesnego dostępu do nadajnika GSM. Obecnie w telefonii GSM stosuje się dwa rodzaje komunikacji FDMA i TDMA. Pierwszy z nich polega na tym, iż każdy moduł nadaje na innej, zbliżonej do siebie częstotliwości. W drugim przypadku moduły nadają na tej samej częstotliwości, ale w określonych odstępach czasowych.

Oferta polskich dostawców urządzeń bezprzewodowych

Rozwój technologii bezprzewodowych można ocenić po asortymencie obecnym na rynku i wielkości inwestycji producentów. Coraz większa liczba urządzeń jest przystosowana do pracy w sieci wireless: sterowniki PLC, interfejsy HMI, falowniki czy czujniki.

? Prym wiodą urządzenia do transmisji szerokopasmowej, a wiec urządzenia typu Access Point oraz urządzenia dostępowe (client) ? ocenia Tomasz Klucznik, inżynier w Phoenix Contact sp. z o.o. ? Jednak znamienne jest coraz szersze wykorzystanie urządzeń wykonawczych lub pomiarowych, wyposażonych w ?transmisję radiową?.

Z kim komunikujemy się? Według deklaracji respondentów: 36% ? z serwerem wizualizacyjnym, 35% ? z urządzeniami wykonawczymi, 31% ? ze sterownikiem PLC; w celu monitorowania parametrów lub przeprogramowywania bez potrzeby otwierania pulpitu sterowniczego, 29% ? komunikacja z ruchomymi częściami maszyn i systemów, 18% ? komunikacja z obiektami trudnodostępnymi, 8% ? komunikacja M2M.

Jaki jest potencjał radiowych sieci czujników?

? Wymogiem ostatnich czasów jest konieczność szybkiej adaptacji instalacji do nowych wymagań produkcji, co determinuje technologię połączeń ? odpowiada Tomasz Klucznik, inżynier w Phoenix Contact sp. z o.o. ? Po zdalnej konfiguracji i diagnostyce przyszedł czas na komunikację bezprzewodową, jako kolejny krok w rozwoju urządzeń pomiarowych, tzn. czujnik musi mieć możliwość zmiany swojego miejsca w instalacji. Bynajmniej nie jest to ?gest? producentów, lecz zrealizowanie oczekiwań użytkowników.

? Bardzo częstym wymogiem czujników bezprzewodowych jest niskie zużycie energii i możliwość stosowania zasilania bateryjnego, co wyklucza wykorzystanie takich technologii, jak Wi-fi? twierdzi Dariusz Bekiesza, kierownik działu sprzedaży A&D SC Wireless Modules Siemens. ? Na tej arenie będziemy najprawdopodobniej obserwowali rywalizację pomiędzy dominującą aktualnie technologią Bluetooth a zdobywającą dopiero popularność Zigbee, w wyniku której liczba radiowych sieci czujników w przemyśle będzie systematycznie rosła.

M2M

Istnieją biliony urządzeń, które mogłyby komunikować się z sobą bezprzewodowo ? można przeczytać w raporcie Berg Insight (szwedzka firma zajmująca się badaniem rynku urządzeń telekomunikacyjnych), przygotowanym przez Tobiasa Ryberga. Podstawowym warunkiem rozwoju M2M (maszyna-maszyna) jest, aby koszt połączenia do sieci GSM/GPRS był zrównoważony poprzez wartość przesyłanych informacji. Potencjał rynku europejskiego można ocenić poprzez ilość takich urządzeń, jak: mierniki energii (345 milionów), systemy bezpieczeństwa (8 milionów), terminali typu POS (6 milionów). W sumie ocenia się je na 600 milionów bezprzewodowych połączeń M2M.

Wykres 11. W 2006 roku ilość urządzeń M2M w Europie sięgnęła 4,1 milionów, co przelicza się na prawie 10 milionów połączeń. Prognozy Berg Insight wskazują na to, że do roku 2011 ilość połączeń typu M2M zwiększy się pięciokrotnie

? Komunikacja bezprzewodowa między urządzeniami ma zastosowanie w bardzo wielu branżach ? twierdzi Łukasz Pribbenow, Business Unit Director w firmie VECTOR. ? Dziś są to przede wszystkim rozwiązania służące zdalnym odczytom, a także dane monitorujące np.: bieżących wartości temperatur, ciśnienia, danych związanych ze specyfiką świadczonej przez przedsiębiorstwo usługi ? moc dostarczona, maksymalny przepływ. Można sobie wyobrazić zastosowanie M2M w medycynie, np. do stałego monitorowania pracy serca pacjenta, który nie musi przebywać w szpitalu, a informacje o pracy jego serca analizowane na bieżąco pozwalają na szybką reakcję w przypadku zagrożenia czy w budownictwie: monitorowanie maszyn budowlanych: zużycie paliwa, czas pracy, parametry techniczne czy vendingu, gdzie logistykę odwiedzin i uzupełniania produktów w maszynach vendingowych planuje się opierając się na bieżącym stanie zapasów odczytywanych online. Odnoszę wrażenie, że zastosowań rozwiązań M2M jest nieskończona ilość, a uzasadnienie biznesowe wdrożenia tych rozwiązań nie wydaje się być bardzo trudne.

? Zainteresowanie, a co za tym idzie ilość wdrożeń, technologii M2M jest stale rosnące i nieuniknione na polskim rynku ? ocenia Tomasz Klucznik, inżynier z Phoenix Contact sp. z o.o. ? Technologia ta pozwala dostawcom systemów lub maszyn na zdalną obsługę, serwis czy też przegląd stanu urządzenia, co w sposób znaczący wpływa na koszty serwisu, a co za tym idzie samego urządzenia.

? Rynek będzie rozwijał się dynamicznie ? przewiduje Łukasz Pribbenow z Business Unit Director w firmie VECTOR ? w szczególności dla szeroko rozumianej branży energetycznej. Katalizatorem wejścia na rynek i rozwoju M2M obok pojawienia się niezawodnych technologii bezprzewodowych jest obniżenie kosztów usług GSM. Obecnie wielcy gracze na rynku (klienci) zaczynają powoli ?dojrzewać? do podejmowania decyzji o wdrożeniu rozwiązań M2M z prawdziwego zdarzenia. Za nimi pójdą mniejsi ? to naturalna kolej rzeczy. W wielu branżach postawione zostały już pierwsze kroki. Inni czekają, nie wiedząc nawet, że za chwilę M2M będzie właśnie ofertą dla nich. Zastosowanie M2M może pomóc zwiększyć wydajność pracy urządzeń, zoptymalizować ich pracę i obniżyć koszty obsługi infrastruktury. Możliwość wykrycia, ale również uniknięcia awarii systemu przekłada się w znaczący sposób na wynik finansowy i powoduje, że inwestycje w rozwiązania M2M mogą szybko się zwrócić.

? Rewolucja M2M może nastąpić bardzo szybko ? prognozuje Dariusz Bekiesza, kierownik działu sprzedaży w A&D SC Wireless Modules Siemens. ? Spektakularny jest tu przykład Szwecji, gdzie trwa właśnie, wymuszona regulacjami administracyjnymi, akcja wyposażania wszystkich indywidualnych liczników energii elektrycznej w moduły GSM.

Eter pod kontrolą

Czy eter rzeczywiście jest pod kontrolą? Czy nie jest to medium zbyt nieprzewidywalne, aby być dostępne dla aplikacji przemysłowych? Eter daje nowe możliwości, ale w obliczu wielu wyborów pewnie czują się tylko mądrzy ? znający zagrożenia i zalety. Tytułowy cytat Ryszarda Kapuścińskiego ?Zalew słów na wszystkich falach eteru? dobrze opisuje setki informacji, jakie docierają do systemu kontroli w każdej chwili. Dodatkowe medium poszerza możliwości zbierania danych, co z jednej strony można odbierać jako zaletę, a z drugiej trzeba być czujnym, by w tym potopie nie umknęły informacje naprawdę ważne. Projektant staje przed problemem: co przesłać i jak to zrobić. Wybiera nie tylko pomiędzy komunikacją przewodową i bezprzewodową, ale także pomiędzy dziesiątkami standardów pracujących na każdym z mediów. Konsekwencje tych wyborów są ogromne. Jak ich dokonywać?

Niniejsze badanie nie odpowiada na to pytanie, ale pokazuje preferencje osób decyzyjnych i statystki dotyczące lokalnego rynku polskiego. Oby stały się one pomocne wszystkim Państwu, którzy rozważają wykorzystanie wireless w swoich przedsiębiorstwach.

PRODUKTY

MORSE ? system pakietowej transmisji radiowej

MORSE jest zaawansowanym systemem komunikacji radiowej, bazującym na urządzeniach i oprogramowaniu oferowanym przez firmę RACOM.

Jądrem systemu jest sieć złożona z radiomodemów. Zastosowanie komutacji pakietów oraz unikalnego, antykolizyjnego protokołu przesyłania danych zapewnia dużą odporność na zakłócenia oraz szybkość transmisji. System MORSE może również wykorzystywać inne media transmisyjne w zależności od warunków, np.: GPRS, IP, satelita. Monitoring, konfiguracja, obsługa, diagnostyka oraz serwisowanie poszczególnych punktów sieci odbywa się zdalnie za pomocą dedykowanego oprogramowania firmy RACOM.

Typowymi obszarami zastosowań są: telemetria, SCADA, sieci mobilne, transakcyjne, IP i inne.

SABUR sp. z o.o.

www.sabur.com.pl

MR400 ? radiomodem firmy RACOM

MR400 pracuje na zakresie częstotliwości 350-470 MHz z mocą wyjściową od 0,1 do 25 W. Może pełnić rolę nadajnika / odbiornika, a także repetera. Bardzo krótki czas przełączania ? mniejszy niż 1,5 ms oraz wykorzystanie w pełni możliwości kanału: 10,84 kbps w kanale 12,5 kHz oraz 21,68 kbps w kanale 25 kHz ? zapewnia dużą prędkość transmisji. Obsługuje ponad 70 protokołów przemysłowych (np.: Modbus, IEC, DF1, DNP3). Wbudowane funkcje diagnostyczne umożliwiają zdalną kontrolę stanu urządzenia. Modułowa budowa pozwala na dostosowanie funkcjonalności do specyficznych wymagań klienta.

Dostępne są dodatkowe moduły:

interfejsy szeregowe,
Ethernet,
GPS,
T-port,
I/O (analogowe / cyfrowe).

SABUR sp. z o.o.

www.sabur.com.pl

MT-202 ? bezprzewodowy moduł GPRS/Modbus z lokalną inteligencją master i transmisją zdarzeniową

Firma INVENTIA specjalizuje się w produkcji profesjonalnych urządzeń telemetrycznych, rejestrujących i lokalizacyjnych ? wykorzystujących technologie GSM/GPRS i GPS.

We współpracy z firmą AB-MICRO na rynek Polski i 16 krajów świata sprzedanych zostało już ponad 10 000 modułów, nagrodzonych m.in. Złotym Medalem Targów AUTOMATICON i Grand Prix Targów Wodkan.

Wykorzystując sukces modułów MT-101 i MT-201 INVENTIA wprowadza na rynek kolejny produkt dla potrzeb automatyki przemysłowej i pomiarów ? atrakcyjny cenowo moduł MT-202.

MT-202 umożliwia łatwą, bezprzewodową integrację poprzez sieć GPRS wszelkiego rodzaju urządzeń inteligentnych (sterowniki PLC, układy wejść / wyjść, urządzenia pomiarowe, panele operatorskie); wyposażonych w szeregowy port komunikacyjny RS-232/422/485), bez ingerencji w ich konfigurację czy oprogramowanie aplikacyjne.

MT-202 może pełnić funkcję lokalnego mastera, odpytującego cyklicznie urządzenie zewnętrzne o zdefiniowane przez użytkownika zasoby. Dane są transmitowane przez GPRS zgodnie z regułami określonymi przez użytkownika. Bezpłatnie dostarczane jest oprogramowanie do lokalnej / zdalnej konfiguracji i komunikacyjne z interfejsem OPC i ODBC.

www.inventia.pl

Komunikacja bezprzewodowa na dowolną odległość
Bez masztów antenowych; bez projektów i pozwoleń
Bez zakłóceń ? niezależnie od pogody i pory roku
Bez kosztów utrzymania infrastruktury transmisyjnej
Polska myśl techniczna

INVENTIA sp. z o.o.

www.inventia.pl

Łukasz Pribbenow, Business Unit Director, VECTOR

Wdrożeń M2M opierających się na systemach bezprzewodowych będzie coraz więcej, bo obecnie oprócz chęci wdrażania nowości technologicznych, które zawsze towarzyszyły polskim przedsiębiorcom, dodatkowo dysponują oni odpowiednimi środkami na inwestycje. M2M może nawet szybciej pojawić się na terenie naszego kraju niż w Europie Zachodniej, gdzie wiele potrzeb dostrzeżono już wcześniej i zrealizowano, opierając się na innych technologiach (np. przewodowych ? ADSL). W Polsce jest dużo większa kultura wdrażania rozwiązań innowacyjnych, a systemy M2M z pewnością do takich należą. W wielu korporacjach o zasięgu międzynarodowym to właśnie w polskiej placówce wdrażane są rozwiązania o charakterze pilotażowym. Potwierdzają to prowadzone przez nas działania, co nas niezmiernie cieszy i ułatwia wdrażanie dobrych polskich rozwiązań na szeroką skalę w Europie.

Zbigniew Betkier, wiceprezes ds. rozwoju rynku, INVENTIA sp. z o.o.

Lawinowy wzrost zastosowań technologii GSM/GPRS w profesjonalnych systemach telemetrii pozwala przewidywać, że w najbliższej przyszłości będzie to technologia dominująca w aplikacjach średniego i dalekiego zasięgu oraz w rozwiązaniach mobilnych. Zwłaszcza w Polsce ekspansja telemetrii GPRS następuje bardzo szybko: dzięki wysokiemu poziomowi technicznemu infrastruktury operatorów sieci, dostępności kart SIM ze statyczną adresacją IP oraz olbrzymim potrzebom rynku. Bardzo korzystną relację możliwości do kosztów uatrakcyjniają dodatkowo urządzenia telemetrii GPRS, nieograniczające się do funkcji transmisyjnych, ale zastępujące: standardowe sterowniki PLC, rejestratory danych i umożliwiające wieloletnią pracę na bateriach. Za technologią GPRS będą przemawiać także względy bezpieczeństwa danych oraz możliwości zapewnienia redundancji i szerokopasmowego dostępu do sieci operatora.

Tomasz Klucznik, inżynier automatyki w Phoenix Contact sp. z o.o.

Udział technologii bezprzewodowych w rozwiązaniach automatyki jest zjawiskiem coraz powszechniejszym i co więcej nieuniknionym, a jej implementacja do innych obszarów i urządzeń w ?piramidzie? systemu produkcyjnego przesądzona. Kwestia nierozstrzygnięta ? czy będzie to już dziś, czy może jutro? Wzrost dostępności rozwiązań oraz stała tendencja obniżania kosztów systemów powodują, że użycie radiowej transmisji danych, transmisji sygnałów sterowniczych czy sygnałów alarmowych jest już częściej wybierane przez projektantów systemów automatyki.

Tomasz Kochanowski, menedżer produktów SATEL w ASTOR sp. z o.o.

Rozwój systemów bezprzewodowych w najbliższych latach jest nieuchronny. Systemy bezprzewodowe zastępujące łącza kablowe zwiększają mobilność, oszczędzają czas i koszty wdrożenia systemu. W najbliższych latach widoczny będzie wzrost inwestycji w zakresie monitoringu i telemetrii rozproszonych systemów zwłaszcza w branżach wodno-kanalizacyjnej, energetyce czy gazownictwie. W systemach tych niezbędna jest duża niezawodność i bezpieczeństwo przesyłanych danych ? dlatego uważamy, że przewidywany rozwój pójdzie w kierunku tworzenia własnych, niezależnych sieci radiomodemowych, dających pełną kontrolę nad pracą systemu. Dodatkowo firmy wykorzystując w najbliższych latach środki unijne, mogą znacznie obniżyć koszty wdrożenia takich sieci i jednocześnie obniżyć koszty związane z późniejszą eksploatacją systemu.

Artur Wróbel, dyrektor Telic Polska sp. z o.o.

Rynek technologii bezprzewodowych z miesiąca na miesiąc rozwija się przynajmniej z dynamiką gospodarki kraju. Bardzo duża ?saturacja rynku? kart SIM spowodowała, iż operatorzy GSM zmuszeni byli szukać nowych miejsc zbytu właśnie w przemysłowych rozwiązaniach bezprzewodowych. Telemetria oparta na GPRS nie jest niczym nowym, ale ostatnie miesiące pokazują nasilające się zjawisko wypierania starych i kosztownych rozwiązań w utrzymaniu technologii analogowych.

Łukasz Szymczak, specjalista w dziale Moxa, Elmark Automatyka sp. z o.o.

Technologia bezprzewodowej transmisji staje się coraz popularniejszym rozwiązaniem, jednak klienci stosują ją jedynie jako ostateczność, głównie ze względu na jej zawodność (problem z utratą zasięgu w przypadku WLAN), małą przepustowość oraz możliwość podsłuchu przez osoby trzecie. Rozwiązania komunikacji bezprzewodowej są stosowane coraz częściej w sytuacjach, gdzie nie ma możliwości położenia tradycyjnego kabla (np.: przeszkoda na drodze, obiekt umieszczony w przysłowiowym ?polu?, ruchome platformy).

Dariusz Bekiesza, kierownik działu sprzedaży w A&D SC Wireless Modules Siemens

Rozwój sieci GSM/UMTS w połączeniu ze spadkiem kosztów usług w zakresie transmisji danych przyczynił się do znaczącego wzrostu popularności rozwiązań korzystających z tych technologii typu M2M. Szczególnie jest to widoczne w zakresie usług lokalizacyjnych oraz telemetrii. W tym pierwszym przypadku przez wielu naszych klientów została już doceniona możliwość stałego kontrolowania przedstawicieli handlowych, przesyłek i transportu na terenie całej Europy, przy stosunkowo niewielkich kosztach. Jednym z istotnych czynników wpływających na rozwój rosnącej popularności rozwiązań bezprzewodowych w telemetrii jest uwolnienie rynku energii i związana z tym potrzeba stałej kontroli łączy przesyłowych wykorzystywana do rozliczeń między dostawcami.

Wojciech Wąsik ? kierownik działu SCADA/HMI w MPL TechGroup sp. z o.o.

Technologia bezprzewodowa w instalacjach przemysłowych najmocniej wkroczyła w sektor systemów telemetrycznych. Z popularnymi rozwiązaniami opartymi na radiomodemach mocno konkuruje technologia GPRS. Niezależnie od metody bezprzewodowej transmisji danych na potrzeby rozwiązań telemetrycznych opracowane zostały różne standardy protokołów komunikacyjnych. Jednym z nich jest otwarty protokół DNP3, który pomaga efektywnie wykorzystywać wolne łącza transmisyjne. Specyfikacja DNP3 została stworzona przez użytkowników dużych rozproszonych systemów monitorowania. Urządzenia sterujące wyposażone w protokół DNP3, tzw. RTU zapewniają maksymalne bezpieczeństwo, jak i precyzyjną informację pomimo opóźnień, jakie pojawiają się w przypadku transmisji GPRS. Stemplowanie danych czasem, komunikacja zdarzeniowa czy uzupełnianie danych wstecz to standardowe funkcje DNP3. Sprawny system telemetryczny to obecnie również dedykowane oprogramowanie klasy SCADA dostosowane do potrzeb i wymagań tego rynku.

Dyskusja pozwalająca zestawić rozwiązania GPRS/GSM i radiomodemy

Według badania Control Engineering Polska najpopularniejszą aplikacją wireless jest telemetria, a najpoważniejszymi rywalami na tym polu: GPRS/GSM i radiomodemy. O komentarz pozwalający na zestawienie obu technologii poprosiliśmy przedstawicieli czołowych dostawców na rynku polskim: Zbigniewa Betkiera, wiceprezesa ds. rozwoju rynku, INVENTIA sp. z o.o. i Tomasza Kochanowskiego, menedżera produktów Satel z ASTOR-a sp. z o.o.

Jak Pan ocenia przyszłą popularność oferowanych przez Państwa urządzeń bezprzewodowych? Czy są one wypierane przez inne dostępne na rynku, czy też utrzymują swoja silną pozycję?

Rynek urządzeń bezprzewodowych nieustannie rośnie i jestem przekonany, że wzrost ten będzie przekładał się na zwiększenie popularności radiomodemów. Kilka lat temu wraz z pojawieniem się technologii GPRS można było zauważyć duże zainteresowanie tą formą transmisji danych, co wydaje się naturalne, biorąc pod uwagę środki finansowe wydane na kampanie reklamowe przez operatorów GSM czy też chęć użytkowników do korzystania z nowych możliwości. Obecnie rynek zweryfikował już oba rozwiązania i jak widać z badania cieszą się one podobną popularnością.

Co ciekawe, wzrost popularności GPRS nie przełożył się na spadek sprzedaży radiomodemów, co może świadczyć o rosnącej świadomości użytkowników o tym, że do aplikacji wymagających niezawodności i bezpieczeństwa przesyłanych danych wykorzystanie niezależnej sieci radiomodemowej jest wręcz niezbędne.

Tomasz Kochanowski, ASTOR

Rozwiązania bazujące na technologii GSM (GPRS/EDGE/ HSDPA) mają bardzo istotne atuty i są na etapie szybkiego rozwoju. Dotyczy to zarówno sprzętu, infrastruktury transmisyjnej, jak i oferty taryfowej operatorów sieci. Ekspansja technologii GSM w zastosowaniach przemysłowych jest bardzo widoczna. Rosną możliwości urządzeń i szybkości transmisji przy jednoczesnym obniżaniu kosztów. Dzięki technologii UMTS wkrótce pokonana zostanie kolejna bariera zastosowań ? możliwość transmisji obrazu dla potrzeb systemów ochrony, monitoringu i zdalnej diagnostyki. W aplikacjach mobilnych oraz stacjonarnych średniego i dalekiego zasięgu technologia GSM będzie umacniać swoją pozycję. W przyszłości, jeśli zostanie zbudowana infrastruktura transmisyjna na wielką skalę, konkurencją mogą stać się sieci WiMax.

Zbigniew Betkier, INVENTIA

Jakby Pan przekonywał do rozwiązań oferowanych przez Państwa, osobę zastanawiającą się między zastosowaniem rozwiązania GSM/GPRS i radiomodemami?

Przy wyborze rozwiązania najważniejsze jest zawsze określenie kryteriów, które system ma spełniać. Jeżeli do ważniejszych czynników należą niezawodność i ciągłość transmisji w czasie rzeczywistym, to wybór powinien paść na własną, niezależną sieć radiomodemową, która daje pełen determinizm przesyłanych danych oraz możliwość reakcji na zaistniałe problemy bez konieczności oczekiwania na reakcję służb dostawcy (np. operatora sieci GSM). Komunikacja w wydzielonej specjalnie do transmisji danych sieci daje większe bezpieczeństwo danych i gwarantuje pewność działania również w sytuacjach kryzysowych (powodziach, pożarach, sytuacjach masowego zagrożenia zdrowia i życia), w trakcie których sieć GSM wykorzystywana jest przede wszystkim do transmisji głosowej, a z powodu przeciążenia przestaje funkcjonować prawidłowo. Dodatkowym atutem rozwiązań, które działają opierając się na własnej sieci, jest możliwość zestawienia komunikacji praktycznie w dowolnym miejscu, dzięki czemu możemy rozwiązania adaptować do transmisji danych w halach produkcyjnych, szybach kopalnianych, tunelach oraz innych miejscach, gdzie zasięg sieci GSM jest nieosiągalny.

Faktem jest, że wstępny koszt wdrożenia systemu radiomodemowego jest zazwyczaj wyższy ze względu na koszt instalacji antenowej, nie mniej błędem jest zakładanie, że niezbędne są wysokie maszty, nie mówiąc już o micie ?widoczności optycznej? obiektów. Praktyka pokazała, że do montażu anten wystarcza wykorzystanie dachów istniejących budynków, a komunikacja działa stabilnie również przy różnych przeszkodach terenowych i urbanistycznych.

Ponadto inwestycja w niezależną sieć radiomodemową szybko się zwraca, gdyż wykorzystywanie jej nie wiąże się z nieustającymi, comiesięcznymi opłatami za przesył danych, jak to ma miejsce w przypadku technologii opartej na sieci GSM. Dla lepszego zobrazowania można posłużyć się analogią do sytuacji mieszkaniowej, gdzie koszty mieszkania własnościowego (własna sieć radiowa) lub wynajmowanego (sieć operatorska GSM) są na zupełnie innym poziomie, z korzyścią dla tego pierwszego.

Tomasz Kochanowski, ASTOR

Wielu użytkowników przenosi swoje przyzwyczajenia ze starszych rozwiązań radiomodemowych na platformę GSM/GPRS, starając się odtworzyć tę samą architekturę i sposób działania, tj. stacja centralna odpytująca jeden po drugim oddalone obiekty. Tymczasem kluczową zaletą technologii GPRS jest równoprawność wszystkich urządzeń w sieci i możliwość jednoczesnego nadawania każdego urządzenia do dowolnego innego. Prawidłowo skonfigurowany system telemetrii GPRS opiera się na spontanicznej transmisji zdarzeniowej inicjowanej przez obiekty, a nie na cyklicznym odpytywaniu obiektów przez stację centralną. Wyobraźmy sobie pogotowie ratunkowe, które zamiast odbierać zgłoszenia od potrzebujących pomocy, dzwoni kolejno do wszystkich mieszkańców z pytaniem o stan zdrowia. Oczywisty nonsens ? ale również w odniesieniu do dużych systemów telemetrii. Dlatego też bezkolizyjna transmisja zdarzeniowa jest jednym z kluczowych atutów rozwiązań GSM/GPRS w porównaniu z radiomodemami. Inne atuty to: możliwość obsługi ponad 65 000 dowolnie odległych urządzeń w jednej prywatnej sieci APN, krótki czas reakcji sytemu (pojedyncze sekundy) niezależny od liczby monitorowanych obiektów, szerokopasmowy dostęp przez Internet, wysoki poziom bezpieczeństwa danych i ochrony dostępu, bezpośrednie powiadamianie na telefony komórkowe oraz energooszczędne rozwiązania bateryjne umożliwiające wieloletnie monitorowanie obiektów pozbawionych własnych źródeł zasilania (np. wodomierze, pomiary poziomu wód, monitoring sieci wodociągowych i cieplnych, monitorowanie silosów i zbiorników).

Należałoby się odnieść także do często demonizowanych kosztów transmisji GPRS. Miesięczny koszt transmisji dla typowej przepompowni nie przekracza 20 zł. Dla aplikacji wymagających przesyłu dużych ilości danych dostępne są karty z ryczałtową opłatą za transmisję bez ograniczeń. Koszty eksploatacyjne można także zminimalizować do zera, wykupując z modułami telemetrycznymi wieloletnie pakiety transmisyjne.

Zbigniew Betkier, INVENTIA

Czy uważa Pan, że technologie te rywalizują między sobą?

Biorąc pod uwagę ciągły wzrost sprzedaży radiomodemów pomimo pojawienia się technologii GPRS, można by pomyśleć, że rozwiązania te nie są względem siebie konkurencyjne, a jedynie wzajemnie uzupełniają ofertę na rynku technologii bezprzewodowych. Tak rzeczywiście częściowo jest ? dla aplikacji o bardzo dużym rozproszeniu, np. ogólnokrajowym, wymagających sporadycznego przesyłu danych, technologia GPRS będzie właściwym rozwiązaniem, z kolei nie będzie nadawała się na przykład do zdalnego sterowania wózkiem samobieżnym w hali produkcyjnej.

Niemniej dla pewnych typów zastosowań technologia GPRS i technologie radiowe są względem siebie konkurencyjne. Są to systemy, w których użytkownik musi wybierać pomiędzy potrzebną niezależnością i niezawodnością a presją budowy systemu po najniższych możliwych kosztach.

Tomasz Kochanowski, ASTOR

Odpowiedź brzmi: i TAK, i NIE. W pewnych obszarach tej rywalizacji nie ma. Obszarem zastosowań radiomodemów nie są systemy obejmujące obiekty oddalone o setki kilometrów lub systemy lokalizacji pojazdów i obiektów ruchomych. Podobnie w przypadku systemów powiadamiających na telefony komórkowe, energooszczędnych rozwiązań bateryjnych lub systemów wymagających możliwości jednoczesnej transmisji ze wszystkich obiektów (spontaniczna transmisja zdarzeniowa). Natomiast w przypadku niewielkich odległości i oczekiwanych czasów odpowiedzi poniżej jednej sekundy nie ma zastosowania technologia GSM/GPRS. Istnieje jednak olbrzymia grupa stacjonarnych aplikacji średniodystansowych, gdzie trwa ciągła rywalizacja obu technologii.

Zbigniew Betkier, INVENTIA

Powyższe wypowiedzi mają na celu porównanie technologii GSM/GPRS z radiomodemami. Obydwie technologię są bardzo popularne: GSM/GPRS wykorzystuje obecnie 28% respondentów, GSM/EDGE ? 24%, a radiomodemy ? 22%

Wiedza, inspiracja, dyskusja

Okazuje się, że najważniejszym źródłem wiedzy na temat technologiibezprzewodowych pozostaje Internet ? 89% respondentów deklaruje, że właśnie z sieci czerpie informacje. Na drugim miejscu uplasowały się czasopisma fachowe, wśród których z pewnością jest też Control Engineering Polska.

Czy poświęcamy zbyt mało miejsca tajnikom wireless? Czy są Państwo zainteresowani szerszymi opracowaniami na ten temat? Postanowiliśmy wyjść naprzeciw temu wyzwaniu: już w listopadzie ukaże się specjalny dodatek ?Inside Wireless?. Zapraszamy także na targi PROTECH, w ramach których zostało zagospodarowane miejsce na ?kącik wireless?, gdzie firmy będą mogły zaprezentować Państwu przegląd oferty wireless na rynku polskim.

Ponadto, oczywiście, raport, który jest zamieszczony w niniejszym wydaniu. ? Ankieta swoją tematyką trafia w sedno aktualnych zagadnień automatyzacji procesów nie tylko w przemyśle ? uważa dr inż. Krzysztof Dyner z Politechniki Częstochowskiej. ? Cieszę się, że w wykładach nt. problemów automatyzacji będę mógł dalej wskazywać studentom czasopismo Control Engineering Polska jako dobre źródło informacji na temat bieżących trendów w tej dziedzinie.